Optische Filter für die FRET-Mikroskopie

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Die FRET-Mikroskopie und der FRET-Effekt

Die Förster- bzw. Fluoreszenz-Resonanzenergietransfer-Mikroskopie (kurz: "FRET") ist eine Spezialanwendung der Fluoreszenzmikroskopie. Vorhergesagt wurde der Effekt des Energieübertrags von Theodor Förster (1910–1974), nach dem dieser benannt ist. Beim FRET-Effekt wird Energie von einem Donor-Molekül auf ein Akzeptor-Molekül übertragen. Die Effizienz dieses Energieübertrags nimmt mit der sechsten Potenz des Abstandes ab und ist auch abhängig von der Orientierung der Moleküle. Durch diese starke Entfernungsabhängigkeit kann man sehr genau Distanzen von 0 bis ca. 10 nm optisch vermessen.

Anregung durch Laser oder LED

Um den FRET-Effekt zu erzeugen, muss sich das Emissions-Spektrum des Donors mit dem Anregungsspektrum des Akzeptors überlagern. Je näher sich die Moleküle kommen und je paralleler sie zueinanderstehen, desto höher ist die Wahrscheinlichkeit, dass die Anregungsenergie des Donors auf den Akzeptor übertragen wird. In der Praxis wird der Donor mit einem Laser oder einer LED-Lichtquelle angeregt.

FRET-Anwendungen

Anwendung findet der Effekt bei der Mechanismen-Aufklärung, wenn sich Proteine oder andere molekulare Maschinen entweder durch Protein-Protein-Interaktion oder Konformationsänderungen bewegen. Daneben ist der Effekt in der OLED-Technik von Bedeutung und auch in der Natur bei der Photosynthese zu beobachten, wo das eingefangene Photon zum reaktiven Zentrum des Photokomplex geleitet wird. Besonders in der Biochemie und Mikrobiologie wird der Effekt bei der Mikroskopie eingesetzt, um Abläufe in Zellen zu beobachten oder auch, um auch eine Lokalisierung in den Organellen zu ermöglichen.